DE102021115451A1 - Apparatus for compressing at least a portion of an energy storage cell, and system and method for electrical safety testing - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Komprimieren zumindest eines Abschnitts (12) einer Energiespeicherzelle, umfassend ein erstes Schalungselement (16) mit einem ersten Aufnahmeabschnitt (18), der dazu eingerichtet ist, den Abschnitt (12) der Energiespeicherzelle zumindest bereichsweise aufzunehmen, und ein zweites Schalungselement (20), das relativ zum ersten Schalungselement (16) zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung beweglich ist, wobei der Abschnitt (12) der Energiespeicherzelle in der offenen Stellung des zweiten Schalungselements (20) unter zumindest bereichsweiser Aufnahme in den ersten Aufnahmeabschnitt (18) in die Vorrichtung (10) einsetzbar ist, und wobei das erste Schalungselement (16) und das zweite Schalungselement (20) in der geschlossenen Stellung zusammen einen den ersten Aufnahmeabschnitt (18) enthaltenden Hohlraum (24) festlegen, der dazu ausgebildet ist, den Abschnitt (12) der Energiespeicherzelle derart eingespannt aufzunehmen, dass der Abschnitt (12) im Wesentlichen elastisch komprimiert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein System (1) sowie ein Verfahren zur elektrischen Sicherheitsprüfung eines Abschnitts (12) einer Energiespeicherzelle.The invention relates to a device (10) for compressing at least one section (12) of an energy storage cell, comprising a first formwork element (16) with a first receiving section (18) which is designed to receive the section (12) of the energy storage cell at least in regions, and a second formwork element (20) which is movable relative to the first formwork element (16) between an open position and a closed position, the section (12) of the energy storage cell being at least partially received in the open position of the second formwork element (20). the first receiving section (18) is insertable into the device (10), and wherein the first formwork element (16) and the second formwork element (20) in the closed position together define a cavity (24) containing the first receiving section (18), which is designed to receive the section (12) of the energy storage cell clamped in such a way that the section (12) is essentially elastically compressed. The invention also relates to a system (1) and a method for electrical safety testing of a section (12) of an energy storage cell.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Komprimieren zumindest eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle sowie ein System und ein Verfahren zur elektrischen Sicherheitsprüfung eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle mittels der genannten Vorrichtung.The invention relates to a device for compressing at least one section of an energy storage cell and a system and a method for electrical safety testing of a section of an energy storage cell using said device.
Moderne Energiespeicherzellen, wie Lithium-Ionen-Akkumulatoren (Lithium-Ionen Sekundärbatterien), weisen im Allgemeinen eine Elektrodenbaugruppe mit einer Anodenstruktur, einer Kathodenstruktur und einem zwischen der Anodenstruktur und der Kathodenstruktur angeordneten Separator auf, die zusammen mit einem Elektrolyten in einem Gehäuse der Energiespeicherzelle angeordnet ist. Die Anoden- bzw. Kathodenstruktur umfasst die jeweilige, üblicherweise metallische Elektrode (z.B. Anode: Kupfer; Kathode: Aluminium), die mit einem Aktivmaterial (z.B. anodenseitig: Graphit; kathodenseitig: Lithium-Kobalt-Oxid oder Lithium-Mangan-Oxid) beschichtet ist. Das Gehäuse (bei zylindrischen Energiespeicherzellen als „Can“ bezeichnet) ist gewöhnlich außenseitig mit einem Isolator beschichtet.Modern energy storage cells, such as lithium-ion accumulators (lithium-ion secondary batteries), generally have an electrode assembly with an anode structure, a cathode structure and a separator arranged between the anode structure and the cathode structure, which are arranged together with an electrolyte in a housing of the energy storage cell is. The anode or cathode structure comprises the respective, usually metallic electrode (e.g. anode: copper; cathode: aluminium), which is coated with an active material (e.g. anode side: graphite; cathode side: lithium cobalt oxide or lithium manganese oxide). . The housing (referred to as "can" in the case of cylindrical energy storage cells) is usually coated on the outside with an insulator.
Während der Isolator das Gehäuse im Normalfall gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert, soll der Separator regelmäßig nur für Lithium-Ionen durchlässig sein. Wenn bei der Herstellung derartiger Energiespeicherzellen jedoch Verunreinigungspartikel, wie beispielsweise Splitter oder Grate, aus einer der metallischen Elektroden, in das Aktivmaterial und insbesondere in den Separator eindringen, steigt das Risiko für einen Kurzschluss zwischen Anodenstruktur und Kathodenstruktur. Um dieses Risiko während der Verwendung der Energiespeicherzelle durch den Benutzer zu verringern, können Energiespeicherzellen im Rahmen des Produktionsprozesses einem elektrischen Sicherheitstest, beispielsweise einer Hochspannungsprüfung (sog. „Hipot-Test“) bei Spannungen von 400 V bis 800 V, unterzogen werden.While the insulator normally electrically insulates the housing from the environment, the separator should generally only be permeable to lithium ions. However, if contamination particles such as splinters or burrs from one of the metallic electrodes penetrate into the active material and in particular into the separator during the production of such energy storage cells, the risk of a short circuit between the anode structure and cathode structure increases. In order to reduce this risk during the use of the energy storage cell by the user, energy storage cells can be subjected to an electrical safety test as part of the production process, for example a high-voltage test (so-called "hipot test") at voltages of 400 V to 800 V.
Ein Verfahren zur Prüfung einer Batterie auf ihre Spannungsfestigkeit ist beispielsweise aus dem Dokument
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die ermöglicht, zumindest einen Abschnitt einer Energiespeicherzelle bei einem elektrischen Sicherheitstest effizient und vergleichsweise einfach mit hoher Präzision auf Fehler durch Verunreinigungspartikel zu untersuchen. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes System und ein entsprechendes Verfahren zur elektrischen Sicherheitsprüfung zumindest eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle bereitzustellenAgainst this background, it is an object of the present invention to provide a device that makes it possible to examine at least one section of an energy storage cell in an electrical safety test efficiently and comparatively easily with high precision for defects caused by contamination particles. In addition, it is an object of the present invention to provide a corresponding system and a corresponding method for electrical safety testing of at least one section of an energy storage cell
Die Vorrichtung ist zum Komprimieren (d.h., Zusammenpressen/Zusammendrücken) zumindest eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle vorgesehen und umfasst ein erstes Schalungselement mit einem ersten Aufnahmeabschnitt sowie ein zweites Schalungselement. Der erste Aufnahmeabschnitt ist dazu eingerichtet, den Abschnitt der Energiespeicherzelle zumindest bereichsweise aufzunehmen. Das zweite Schalungselement kann relativ zum ersten Schalungselement zwischen einer offenen Stellung und einer geschlossenen Stellung bewegt werden. In der offenen Stellung des zweiten Schalungselements ist der Abschnitt der Energiespeicherzelle unter zumindest bereichsweiser Aufnahme in den ersten Aufnahmeabschnitt in die Vorrichtung einsetzbar. Das erste Schalungselement und das zweite Schalungselement legen in der geschlossenen Stellung zusammen einen den ersten Aufnahmeabschnitt enthaltenden Hohlraum fest, der dazu ausgebildet ist, den Abschnitt der Energiespeicherzelle derart eingespannt aufzunehmen, dass der Abschnitt im Wesentlichen (nur) elastisch komprimiert ist.The apparatus is for compressing (i.e., squeezing/squeezing) at least a portion of an energy storage cell and includes a first form member having a first receiving portion and a second form member. The first receiving section is set up to receive the section of the energy storage cell at least in regions. The second formwork element is moveable relative to the first formwork element between an open position and a closed position. In the open position of the second formwork element, the section of the energy storage cell can be inserted into the device with at least regional reception in the first reception section. In the closed position, the first formwork element and the second formwork element together define a cavity which contains the first receiving section and is designed to receive the section of the energy storage cell in a clamped manner such that the section is essentially (only) elastically compressed.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist also insbesondere so ausgelegt, dass der Abschnitt der Energiespeicherzelle auf durch die Abmessungen des Hohlraums in der geschlossenen Stellung des zweiten Schalungselements auf Basis der Abmessungen des Abschnitts der Energiespeicherzelle angepasste, vordefinierte Weise zusammengedrückt wird. Die geschlossene Stellung des zweiten Schalungselements gegenüber dem ersten Schalungselement kann sich insbesondere dadurch auszeichnen, dass der Hohlraum sein minimales Volumen oder seine minimalen Abmessungen einnimmt und/oder das erste Schalungselement durch eine Begrenzungseinrichtung der Vorrichtung daran gehindert wird sich weiter in Richtung des zweiten Schalungselements zu bewegen. Da der Abschnitt der Energiespeicherzelle im Wesentlichen elastisch komprimiert ist, kann er nach Lösung der Komprimierung, wenn er also nicht mehr zwischen dem ersten Schalungselement und dem zweiten Schalungselement eingespannt ist, insbesondere in der offenen Stellung, im Wesentlichen seine ursprüngliche Form und Größe einnehmen. Im Wesentlichen elastisch komprimiert bedeutet hier elastisch gestaucht/zusammengedrückt. In diesem Kontext ist der Abschnitt im Wesentlichen elastisch komprimiert, wenn sich seine Abmessungen vor und nach dem Zusammendrücken um höchstens 10 % oder höchstens 5 % oder höchstens 2 % unterscheiden.The device according to the invention is thus designed in particular such that the section of the energy storage cell is compressed in a predefined manner adapted by the dimensions of the cavity in the closed position of the second formwork element on the basis of the dimensions of the section of the energy storage cell. The closed position of the second formwork element relative to the first formwork element can be characterized in particular by the fact that the cavity assumes its minimum volume or its minimum dimensions and/or the first formwork element is prevented from moving further in the direction of the second formwork element by a limiting device of the device . Since the section of the energy storage cell is essentially elastically compressed, it can essentially assume its original shape and size after the compression is released, ie when it is no longer clamped between the first formwork element and the second formwork element, particularly in the open position. As used herein, substantially elastically compressed means elastically compressed/compressed. In this context, the section is substantially elastically compressed when its dimensions change before and after collapsing differ by no more than 10%, or no more than 5%, or no more than 2%.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, den Abschnitt der Energiespeicherzelle, beispielsweise eine gewickelte Elektrodenbaugruppe (Elektrodenwickel), auf an die Abmessungen des Abschnitts angepasste, vordefinierte Art und Weise zusammenzudrücken, ohne sie zu beschädigen oder gar zu zerstören. Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Kompression hauptsächlich die porösen, weichen Schichten der Energiespeicherzelle, insbesondere der Separator oder die Isolationsschicht, gestaucht werden. In diesen Schichten befindliche Fremdkörper wie Grate oder Metallpartikel, die während der Lebensdauer der Energiespeicherzelle zum Kurzschluss und letztlich zum Brandfall führen können, sind wesentlich steifer als der Separator bzw. die Isolationsschicht und werden daher allenfalls nur geringfügig gestaucht.The device according to the invention makes it possible to compress the section of the energy storage cell, for example a wound electrode assembly (electrode coil), in a predefined manner adapted to the dimensions of the section without damaging or even destroying it. The invention is based in particular on the finding that the compression primarily compresses the porous, soft layers of the energy storage cell, in particular the separator or the insulating layer. Foreign bodies located in these layers, such as burrs or metal particles, which can lead to a short circuit and ultimately to a fire during the service life of the energy storage cell, are significantly stiffer than the separator or the insulating layer and are therefore only slightly compressed at best.
Durch die im Wesentlichen elastische Kompression des Abschnitts kann der Abstand zwischen dem Fremdkörper und der Anodenstruktur sowie der Abstand zwischen dem Fremdkörper und der Kathodenstruktur reduziert werden, sodass die elektrische Sicherheitsprüfung, insbesondere eine Spannungsfestigkeitsprüfung bzw. Hochspannungsprüfung (Hipot-Test), bei geringeren Spannungen durchgeführt werden kann. Der Abschnitt der Energiespeicherzelle kann so schonender untersucht werden. Darüber hinaus trägt die Erfindung dem Umstand Rechnung, dass die Energiespeichzelle über die Lebensdauer geringfügig anschwillt, wobei der Innendruck in der Zelle steigt und insbesondere der Separator zusammengedrückt wird. Sie ermöglicht daher auf synergetische Art und Weise, diesen Zustand während der Hochspannungsprüfung zu simulieren und fehlerhafte Energiespeicherzellen, insbesondere Energiespeicherzellen mit erhöhtem Kurzschlussrisiko, zuverlässig zu bestimmen.Due to the essentially elastic compression of the section, the distance between the foreign body and the anode structure and the distance between the foreign body and the cathode structure can be reduced, so that the electrical safety test, in particular a dielectric strength test or high-voltage test (hipot test), is carried out at lower voltages can be. The section of the energy storage cell can thus be examined more gently. In addition, the invention takes into account the fact that the energy storage cell swells slightly over its service life, with the internal pressure in the cell increasing and in particular the separator being compressed. In a synergetic manner, it therefore enables this state to be simulated during the high-voltage test and defective energy storage cells, in particular energy storage cells with an increased risk of short circuits, to be reliably determined.
Die Erfindung kann insbesondere für zylindrische Energiespeicherzellen oder prismatische Energiespeicherzellen verwendet werden. In jedem Fall kann der Hohlraum (in der geschlossenen Stellung) hinsichtlich seiner Größe und Geometrie im Wesentlichen dem Abschnitt der Energiespeicherzelle in seinem finalen im Wesentlichen elastisch komprimierten Zustand entsprechen. Mit anderen Worten, Form und Abmessungen des Hohlraums entsprechen im Wesentlichen der Form und den Abmessungen des komprimierten Abschnitts der Energiespeicherzelle. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Hohlraum dieselben Symmetrien aufweist wie der Abschnitt der Energiespeicherzelle.The invention can be used in particular for cylindrical energy storage cells or prismatic energy storage cells. In any event, the cavity (in the closed position) may substantially correspond in size and geometry to the portion of the energy storage cell in its final substantially elastically compressed state. In other words, the shape and dimensions of the cavity generally correspond to the shape and dimensions of the compressed portion of the energy storage cell. In particular, it can be provided that the cavity has the same symmetries as the section of the energy storage cell.
Der Abschnitt der Energiespeicherzelle kann eine Elektrodenbaugruppe der Energiespeicherzelle, ein Gehäuse der Energiespeicherzelle mit außenseitiger Isolierschicht oder ein Gehäuse der Energiespeicherzelle mit außenseitiger Isolierschicht und im Gehäuse angeordneter Elektrodenbaugruppe umfassen oder sein. Der Abschnitt kann ferner durch die gesamte Energiespeicherzelle gebildet sein. Die Isolierschicht kann eine Polyethylenterephthalatfolie (PET-Folie) sein. Die Elektrodenbaugruppe kann insbesondere gestapelt oder zu einem zylindrischen oder flachen Elektrodenwickel (sogenannte Jelly-Roll) gewickelt sein. Sie kann eine Anodenstruktur, eine Kathodenstruktur und einen zwischen der Anodenstruktur und der Kathodenstruktur angeordneten Separator enthalten. In jedem dieser Fälle kann die elastische Komprimierung des Abschnitts eine Stauchung des Separators in bezüglich seiner Mittelhauptebene transversaler Richtung umfassen. Im Kontext dieser Offenbarung ist diese transversale Richtung sowohl bei zylindrischen Energiespeicherzellen als auch bei prismatischen Energiespeicherzellen auch als radiale Richtung bezeichnet. Bei letzteren kann die radiale Richtung somit einer Richtung quer zur Haupterstreckungsrichtung der Energiespeicherzelle entsprechen.The section of the energy storage cell can comprise or be an electrode assembly of the energy storage cell, a housing of the energy storage cell with an insulating layer on the outside, or a housing of the energy storage cell with an insulating layer on the outside and an electrode assembly arranged in the housing. The section can also be formed by the entire energy storage cell. The insulating layer may be a polyethylene terephthalate (PET) film. The electrode assembly can in particular be stacked or wound into a cylindrical or flat electrode roll (so-called jelly roll). It may include an anode structure, a cathode structure, and a separator disposed between the anode structure and the cathode structure. In each of these cases, the elastic compression of the section can involve a compression of the separator in a direction transverse to its median principal plane. In the context of this disclosure, this transverse direction is also referred to as the radial direction both in the case of cylindrical energy storage cells and in the case of prismatic energy storage cells. In the case of the latter, the radial direction can thus correspond to a direction transverse to the main direction of extent of the energy storage cell.
Die Vorrichtung kann Koffer- oder Sarg-förmig ausgestaltet sein. Vorzugsweise weisen das erste Schalungselement und das zweite Schalungselement dieselbe Form und/oder denselben Querschnitt auf. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das zweite Schalungselement einen zweiten Aufnahmeabschnitt aufweist. In diesem Fall kann der Hohlraum nicht nur den ersten Aufnahmeabschnitt sondern auch den zweiten Aufnahmeabschnitt umfassen. Der erste und/oder zweite Aufnahmeabschnitt ist bevorzugt als Vertiefung im ersten/zweiten Schalungselement ausgebildet, sodass der Abschnitt der Energiespeicherzelle in der offenen Stellung des zweiten Schalungselements im ersten/zweiten Aufnahmeabschnitt positioniert werden kann. Ferner können das erste Schalungselement und das zweite Schalungselement in der geschlossenen Stellung flächensymmetrisch bezüglich einer mittig zwischen dem ersten Schalungselement und dem zweiten Schalungselement verlaufenden Symmetrieebene ausgebildet sein.The device can be designed in the form of a suitcase or a coffin. The first formwork element and the second formwork element preferably have the same shape and/or the same cross section. In particular, it can be provided that the second formwork element has a second receiving section. In this case, the cavity can include not only the first receiving section but also the second receiving section. The first and/or second receiving section is preferably designed as a depression in the first/second formwork element, so that the section of the energy storage cell can be positioned in the open position of the second formwork element in the first/second receiving section. Furthermore, in the closed position, the first formwork element and the second formwork element can be designed to be surface-symmetrical with respect to a plane of symmetry running centrally between the first formwork element and the second formwork element.
In einer Variante sind das erste und das zweite Schalungselement als zwei vorteilhafterweise (im Wesentlichen) identische Halbschalen ausgebildet. Dasjenige Schalungselement, in dem der Abschnitt der Energiespeicherzelle in der offenen Stellung nicht positioniert ist, kann somit einfach auf den Abschnitt der Energiespeicherzelle und das entsprechende weitere Schalungselement aufgeklappt oder aufgesetzt werden, um das zweite Schalungselement in seinen geschlossenen Zustand zu bringen. Das erste und das zweite Schalungselement können einen C-förmigen Querschnitt aufweisen. Vor allem eine zylindrische Energiespeicherzelle auf diese Weise relativ einfach entlang ihres gesamten Außenumfangs zusammengedrückt werden.In one variant, the first and the second formwork element are designed as two advantageously (substantially) identical half-shells. That formwork element in which the section of the energy storage cell is not positioned in the open position can thus simply be opened or placed onto the section of the energy storage cell and the corresponding further formwork element in order to bring the second formwork element into its closed state. The first and the second formwork element can have a C-shaped cross section. First of all, a cylindrical energy storage cell in this way can be compressed relatively easily along its entire outer circumference.
Es wurde gesagt, dass die Vorrichtung vorzugsweise mit einer Begrenzungseinrichtung für das minimale Hohlraumvolumen versehen sein kann. Diese Begrenzungseinrichtung kann beispielsweise als Kontaktabschnitt zwischen dem ersten Schalungselement und dem zweiten Schalungselement ausgebildet sein, an dem die beiden Schalungselemente in (direktem oder indirektem) Kontakt stehen. Wenn das erste Schalungselement und das zweite Schalungselement einen C-förmigen Querschnitt aufweisen, ist der Kontaktabschnitt bevorzugt, im Querschnitt betrachtet, an den sich vom Basisabschnitt weg erstreckenden Schenkeln, insbesondere an den vom Basisabschnitt abgewandten Enden dieser Schenkel, angeordnet. Die Begrenzungseinrichtung kann ferner außenseitig am ersten bzw. zweiten Schalungselement angeordnete Befestigungsmittel umfassen, die dazu eingerichtet sein können, das zweite Schalungselement in der geschlossenen Stellung zu halten. Die Befestigungsmittel können beispielsweise ein oder mehrere Scharniere, Riegel und/oder Spannverschlüsse umfassen.It has been said that the device may preferably be provided with a minimum void volume limiter. This limiting device can be designed, for example, as a contact section between the first formwork element and the second formwork element, at which the two formwork elements are in (direct or indirect) contact. If the first formwork element and the second formwork element have a C-shaped cross section, the contact section is preferably, viewed in cross section, arranged on the legs extending away from the base section, in particular on the ends of these legs facing away from the base section. The limiting device can also comprise fastening means which are arranged on the outside of the first or second formwork element and which can be set up to hold the second formwork element in the closed position. The fastening means can include, for example, one or more hinges, latches and/or toggle fasteners.
Die Begrenzungseinrichtung hat vorzugsweise die Funktion, die Kompression des Abschnitts der Energiespeicherzelle durch das erste Schalungselement und das zweite Schalungselement im Wesentlichen bis zu der Elastizitätsgrenze des Abschnitts der Energiespeicherzelle zu begrenzen. Wenn der Abschnitt der Energiespeicherzelle mehrere Schichten (insbesondere metallische Elektroden, Aktivmaterialien und Separator) umfasst, kann sich diese Elastizitätsgrenze auf die Gesamtheit aller Schichten oder alternativ auf diejenige Schicht des Abschnitts mit dem niedrigsten Elastizitätsmodul, insbesondere den Separator oder die Isolationsschicht an der Außenumfangsfläche der Energiespeicherzelle, beziehen. Im Wesentlichen bis zur Elastizitätsgrenze bedeutet hier, dass die Elastizitätsgrenze hinsichtlich der Stauchung in radialer Richtung gar nicht oder maximal um 5 % oder maximal um 10 % überschritten werden kann. In den letzteren beiden Fällen findet somit eine vernachlässigbar geringe plastische Stauchung statt.The limiting device preferably has the function of limiting the compression of the section of the energy storage cell by the first formwork element and the second formwork element substantially up to the elastic limit of the section of the energy storage cell. If the section of the energy storage cell comprises several layers (in particular metallic electrodes, active materials and separator), this elastic limit can apply to the entirety of all layers or alternatively to that layer of the section with the lowest modulus of elasticity, in particular the separator or the insulating layer on the outer peripheral surface of the energy storage cell , relate. Essentially up to the limit of elasticity means here that the limit of elasticity with regard to compression in the radial direction cannot be exceeded at all or at most by 5% or at most by 10%. In the latter two cases, there is a negligible amount of plastic compression.
Die Begrenzung der Kompression durch die Begrenzungseinrichtung kann mittels einer direkten Begrenzung der auf den Abschnitt der Energiespeicherzelle ausgeübten Kraft/Spannung und/oder mittels einer direkten Begrenzung der Stauchung durch Wegbegrenzung erfolgen. Wenn der Abschnitt einer zylindrischen Energiespeicherzelle beispielsweise einen Separator mit einer Dicke von X aufweist und die Elektrodenstruktur N Wickelungen (Umdrehungen um die Längsachse des Elektrodenwickels) umfasst, wird, in der Annahme, dass die Kompression der metallischen Elektroden und der Aktivmaterialien vernachlässigbar ist, der Abschnitt durch die Kompression um 10 % um eine Durchmesserdifferenz von D=X * N * 0,1 reduziert. Bei 50 Wickelungen und einer Dicke des Separators von 20 µm beträgt diese Differenz beispielsweise 100 µm.The limitation of the compression by the limitation device can take place by means of a direct limitation of the force/tension exerted on the section of the energy storage cell and/or by means of a direct limitation of the compression by limitation of travel. For example, if the section of a cylindrical energy storage cell has a separator with a thickness of X and the electrode structure comprises N turns (turns around the longitudinal axis of the electrode coil), assuming that the compression of the metallic electrodes and the active materials is negligible, the section reduced by 10% by compression by a diameter difference of D=X * N * 0.1. With 50 windings and a separator thickness of 20 μm, this difference is 100 μm, for example.
In der geschlossenen Stellung des zweiten Schalungselements kann sich der Abschnitt der Energiespeicherzelle im Wesentlichen vollständig im Hohlraum befinden, d.h., von den den Hohlraum begrenzenden Wänden eingefasst sein. Der Hohlraum kann im Wesentlichen geschlossen sein. Insbesondere können das erste Schalungselement und das zweite Schalungselement jeweils eine den Hohlraum begrenzende, im Wesentlichen vorzugsweise geschlossene, Innenwand aufweisen, die mit dem Abschnitt der Energiespeicherzelle in Kontakt stehen kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die geometrische Form des Hohlraums im Wesentlichen der geometrischen Form des Abschnitts der Energiespeicherzelle, insbesondere im eingespannten/im Wesentlichen elastisch komprimierten Zustand, entspricht. Während der erste und/oder der zweite Aufnahmeabschnitt vorzugsweise dazu eingerichtet ist, den Abschnitt der Energiespeicherzelle in der offenen Stellung formschlüssig aufzunehmen, kann diese formschlüssige Aufnahme durch Verbringen des zweiten Schalungselements in seine geschlossene Stellung in eine kraftschlüssige Aufnahme zwischen den beiden Schalungselementen geändert werden.In the closed position of the second formwork element, the section of the energy storage cell can be located essentially completely in the cavity, i.e. it can be surrounded by the walls delimiting the cavity. The cavity can be essentially closed. In particular, the first formwork element and the second formwork element can each have an essentially preferably closed inner wall which delimits the cavity and which can be in contact with the section of the energy storage cell. This is particularly advantageous when the geometric shape of the cavity essentially corresponds to the geometric shape of the section of the energy storage cell, in particular in the clamped/substantially elastically compressed state. While the first and/or the second receiving section is preferably set up to positively receive the section of the energy storage cell in the open position, this form-locking receptacle can be changed into a force-locking receptacle between the two formwork elements by bringing the second formwork element into its closed position.
Die Abmessungen der Energiespeicherzelle im komprimierten Zustand (wenn sich das zweite Schalungselement in der geschlossenen Stellung befindet) sind durch die Abmessungen des Hohlraums festgelegt. Daher ist die Vorrichtung zur Verwendung mit einem bestimmten Abschnitt einer Energiespeicherzelle (beispielsweise dem Elektrodenwickel oder dem Gehäuse mit der Isolierschicht) ausgelegt. Daraus folgt, dass die Abmessungen der (unkomprimierten oder komprimierten) Energiespeicherzelle die Abmessungen des Hohlraums definieren. Der Hohlraum kann, insbesondere radial, also in einer Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung des Abschnitts der Energiespeicherzelle, so bemessen sein, dass der Abschnitt der Energiespeicherzelle in dieser Richtung um ein vorbestimmtes Maß elastisch komprimiert ist, wenn sich das zweite Schalungselement in der geschlossenen Stellung befindet. An dieser Stelle sei explizit auch die Kombination der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit dem zugehörigen Abschnitt der Energiespeicherzelle offenbart.The dimensions of the energy storage cell in the compressed state (when the second form element is in the closed position) are determined by the dimensions of the cavity. Therefore, the device is designed for use with a specific portion of an energy storage cell (e.g., the electrode coil or the case with the insulating layer). It follows that the dimensions of the energy storage cell (uncompressed or compressed) define the dimensions of the cavity. The cavity can be dimensioned, in particular radially, i.e. in a direction perpendicular to the main extension direction of the section of the energy storage cell, such that the section of the energy storage cell is elastically compressed in this direction by a predetermined amount when the second formwork element is in the closed position. At this point, the combination of the device according to the invention with the associated section of the energy storage cell is also explicitly disclosed.
Die Vorrichtung kann ferner ein dehnbares Schlauchelement umfassen, welches vorzugsweise entlang einer in der geschlossenen Stellung zwischen dem ersten und dem zweiten Schalungselement verlaufenden Ebene oder Achse in einen Bereich zwischen das erste und das zweite Schalungselement einführbar ist. Hierfür sind das erste und/oder das zweite Schalungselement an einer oder beiden Stirnflächen mit jeweils einer mit dem Schlauchelement korrespondierenden Öffnung/Bohrung versehen. Das in den Bereich zwischen das erste und das zweite Schalungselement eingeführte dehnbare Schlauchelement begrenzt den Hohlraum vorzugsweise derart, dass sich der Hohlraum in diesem Fall zwischen der Außenumfangsfläche des Schlauchelements und der Innenumfangsfläche des ersten und zweiten Schalungselements erstreckt.The apparatus may further include an expandable tubular member preferably extending along a length between the first and second formwork members when in the closed position ment extending plane or axis can be inserted into a region between the first and the second formwork element. For this purpose, the first and/or the second formwork element are provided on one or both end faces with an opening/bore that corresponds to the hose element. The expandable tubular element inserted into the area between the first and the second formwork element preferably delimits the hollow space in such a way that the hollow space in this case extends between the outer peripheral surface of the tubular element and the inner peripheral surface of the first and second formwork element.
Wenn der Abschnitt der Energiespeicherzelle eine um eine Wickelachse gewickelte Elektrodenbaugruppe (zylindrischer Wickel oder Flachwickel) ist, erstreckt sich das Schlauchelement bevorzugt parallel zur oder entlang der Wickelachse im Innenraum der gewickelten Elektrodenbaugruppe, vorteilhafterweise durch die gewickelte Elektrodenbaugruppe hindurch. Das dehnbare Schlauchelement ist vorzugsweise dazu eingerichtet, insbesondere durch Erhöhung des Drucks des Mediums in seinem Inneren, seinen (Außen-) Durchmesser zu vergrößern. Es kann dadurch den Abschnitt der Energiespeicherzelle radial auswärts in Richtung des ersten und/oder zweiten Schalungselements pressen, um zur gewünschten Komprimierung beizutragen.If the section of the energy storage cell is an electrode assembly (cylindrical coil or flat coil) wound around a winding axis, the tube element preferably extends parallel to or along the winding axis in the interior of the wound electrode assembly, advantageously through the wound electrode assembly. The expandable hose element is preferably set up to increase its (outside) diameter, in particular by increasing the pressure of the medium inside it. It can thereby press the section of the energy storage cell radially outwards in the direction of the first and/or second formwork element in order to contribute to the desired compression.
Die Komprimierung des Abschnitts der Energiespeicherzelle erfolgt vorzugsweise durch Reduktion des dem Abschnitt der Energiespeicherzelle zur Verfügung stehenden Volumens zwischen dem ersten und dem zweiten Schalungselement, insbesondere dem Volumen des Hohlraums. Diese Reduktion kann wie oben beschrieben ausschließlich durch Zusammenwirkung von erstem und zweitem Schalungselement bei Bewegung in die geschlossene Stellung (ohne das Schlauchelement) bereitgestellt werden. Alternativ kann der Abschnitt der Energiespeicherzelle zwischen das erste Schalungselement und das zweite Schalungselement eingesetzt und das zweite Schalungselement ohne Komprimierung des Abschnitts der Energiespeicherzelle in seine geschlossene Stellung gebracht werden. In diesem Fall kann das dehnbare Schlauchelement in den Abschnitt der Energiespeicherzelle, insbesondere in den Kern des Abschnitts, eingeführt und derart gedehnt werden, dass es den Abschnitt der Energiespeicherzelle radial auswärts gegen die Innenwand des ersten und zweiten Schalungselement drückt.The section of the energy storage cell is preferably compressed by reducing the volume available to the section of the energy storage cell between the first and the second formwork element, in particular the volume of the cavity. As described above, this reduction can be provided solely by the cooperation of the first and second formwork elements when moving into the closed position (without the hose element). Alternatively, the section of the energy storage cell can be inserted between the first formwork element and the second formwork element and the second formwork element can be brought into its closed position without compressing the section of the energy storage cell. In this case, the expandable tubular element can be inserted into the section of the energy storage cell, in particular into the core of the section, and stretched in such a way that it presses the section of the energy storage cell radially outwards against the inner wall of the first and second formwork element.
Ferner können die genannten beiden Komprimierungsmechanismen derart miteinander kombiniert werden, dass ein Teil der Komprimierung durch Bewegen des zweiten Schalungselements in die geschlossene Stellung und ein weiterer Teil der Komprimierung durch Dehnen des Schlauchelements und entsprechendes Pressen des Abschnitts der Energiespeicherzelle radial auswärts gegen die Innenwand des ersten und zweiten Schalungselements bewirkt wird. Bei zylindrischen Energiespeicherzellen mit Außendurchmesser von 19 mm bis 21 mm (beispielsweise vom Typ 21700, 20650 oder 19650) beträgt die Kompressionskraft für die Kompression der gewickelten Elektrodenbaugruppe vorzugsweise zwischen 4 kN und 20 kN, höchstvorzugsweise etwa 6 kN, und für die Kompression des Gehäuses der Energiespeicherzelle mit der außenseitigen Isolationsschicht vorzugsweise zwischen 4 kN und 40 kN, höchstvorzugsweise etwa 15 kN. Wenn die Kompression unter Verwendung des dehnbaren Schlauchelements erfolgt, beträgt der hierzu verwendete Innendruck des Schlauchelements vorzugsweise zwischen 0,5 bar und 3 bar, höchstvorzugsweise zwischen 1 bar und 2 bar, jeweils über Umgebungsdruck.Furthermore, the two compression mechanisms mentioned can be combined with one another in such a way that part of the compression is achieved by moving the second form element into the closed position and another part of the compression is achieved by stretching the tube element and correspondingly pressing the section of the energy storage cell radially outwards against the inner wall of the first and second formwork element is effected. For cylindrical energy storage cells with an outer diameter of 19 mm to 21 mm (e.g. of the 21700, 20650 or 19650 type), the compression force for the compression of the wound electrode assembly is preferably between 4 kN and 20 kN, most preferably about 6 kN, and for the compression of the housing of the Energy storage cell with the outside insulation layer preferably between 4 kN and 40 kN, most preferably about 15 kN. If the compression takes place using the expandable hose element, the internal pressure of the hose element used for this purpose is preferably between 0.5 bar and 3 bar, most preferably between 1 bar and 2 bar, in each case above ambient pressure.
Das hier vorgeschlagene System ist zur elektrischen Sicherheitsprüfung eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle vorgesehen und umfasst eine vorstehend im Detail beschrieben Vorrichtung zum Komprimieren des zumindest einen Abschnitts der Energiespeicherzelle sowie eine Vorrichtung zur elektrischen Sicherheitsprüfung. Vorzugsweise ist die elektrische Sicherheitsprüfung eine Hochspannungs- bzw. Spannungsfestigkeitsprüfung. Entsprechend enthält die Vorrichtung insbesondere ein Hochspannungsprüfgerät. Dieses kann dazu eingerichtet sein, die elektrische Sicherheitsprüfung am Abschnitt der Energiespeicherzelle insbesondere mit einer vorbestimmten Spannung im Bereich von 50 V bis 100 V durchzuführen. Wie vorstehend erläutert, reichen vergleichsweise niedrige Spannungen zur Prüfung der Spannungsfestigkeit aus, wenn der Abschnitt der Energiespeicherzelle mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung komprimiert wird.The system proposed here is intended for electrical safety testing of a section of an energy storage cell and includes a device for compressing the at least one section of the energy storage cell, as described in detail above, and a device for electrical safety testing. The electrical safety test is preferably a high-voltage or electric strength test. Accordingly, the device contains, in particular, a high-voltage test device. This can be set up to carry out the electrical safety check on the section of the energy storage cell, in particular with a predetermined voltage in the range from 50 V to 100 V. As explained above, comparatively low voltages are sufficient for testing the dielectric strength if the section of the energy storage cell is compressed using the device according to the invention.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur elektrischen Sicherheitsprüfung eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle eingesetzt und umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen einer vorstehend beschriebenen Vorrichtung zum Komprimieren zumindest eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle oder eines vorstehend beschriebenen Systems mit dieser Vorrichtung, wobei sich das zweite Schalungselement in der offenen Stellung befindet, Positionieren zumindest eines Bereichs des Abschnitts der Energiespeicherzelle in dem ersten Aufnahmeabschnitt, Schließen der Vorrichtung durch Bewegen des zweiten Schalungselements aus seiner offenen Stellung in seine geschlossene Stellung, wobei der Abschnitt der Energiespeicherzelle derart in dem Hohlraum eingespannt wird, dass der Abschnitt der Energiespeicherzelle im Wesentlichen elastisch komprimiert wird, und Durchführen einer elektrischen Sicherheitsprüfung, insbesondere einer Spannungsfestigkeitsprüfung, an dem elastisch komprimierten Abschnitt der Energiespeicherzelle.The method according to the invention is used for the electrical safety test of a section of an energy storage cell and comprises the following steps: providing a device as described above for compressing at least a section of an energy storage cell or a system with this device as described above, the second formwork element being in the open position, Positioning at least a portion of the section of the energy storage cell in the first receiving section, closing the device by moving the second formwork element from its open position to its closed position, the section of the energy storage cell being clamped in the cavity in such a way that the section of the energy storage cell is essentially elastic is compressed, and performing an electrical safety test, in particular a dielectric strength test, on the elastically compressed portion of the Ener energy storage cell.
Wenn die Vorrichtung das dehnbare Schlauchelement umfasst, kann dieses bei dem Verfahren, insbesondere parallel zur Wickelachse, in den Abschnitt der Energiespeicherzelle, vorzugsweise in den Kern der Energiespeicherzelle, eingeführt werden. Das Volumen des Hohlraums, insbesondere seine Erstreckung in radialer Richtung, kann durch Unterdrucksetzen des Innenvolumens des Schlauchelements verringert werden, um den Abschnitt der Energiespeicherzelle in Richtung des ersten und/oder zweiten Schalungselements zu pressen / zu komprimieren. In einer bevorzugten Variante wird die Spannungsfestigkeitsprüfung bei einer maximalen Spannung von weniger als 200 V, insbesondere weniger als 150 V, vorzugsweise höchstens 100 V.If the device comprises the stretchable tube element, this can be inserted into the section of the energy storage cell, preferably into the core of the energy storage cell, during the method, in particular parallel to the winding axis. The volume of the cavity, in particular its extent in the radial direction, can be reduced by pressurizing the inner volume of the hose element in order to press/compress the section of the energy storage cell in the direction of the first and/or second formwork element. In a preferred variant, the dielectric strength test is carried out at a maximum voltage of less than 200 V, in particular less than 150 V, preferably at most 100 V.
Darüber hinaus kann dieses Verfahren beliebige der vorstehend in Zusammenhang mit der Vorrichtung und/oder dem System beschriebene Merkmale aufweisen. Insbesondere kann das Verfahren beliebige Funktionen der Vorrichtung beziehungsweise des Systems und deren Komponenten als Verfahrensschritte enthalten. Additionally, this method may include any of the features described above in connection with the device and/or system. In particular, the method can contain any functions of the device or the system and its components as method steps.
Bevorzugte Ausführungsformen einer Vorrichtung zum Komprimieren zumindest eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle sowie eines Systems zur elektrischen Sicherheitsprüfung werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert, wobei
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1 eine erste Ausführungsform eines Systems zur elektrischen Sicherheitsprüfung mit einer Vorrichtung zum Komprimieren zumindest eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei sich das zweite Schalungselement in seiner geschlossenen Stellung befindet; -
2 das System aus 1 in einer perspektivischen Ansicht zeigt, wobei sich das zweite Schalungselement in seiner geschlossenen Stellung befindet; -
3 bis5 die Vorrichtungdes Systems aus 1 jeweils in einer teilweisen Querschnittsansicht zeigen, wobei sich das zweite Schalungselement ausgehend von seiner offenen Stellung (3 ) sukzessive in seine geschlossene Stellung bewegt (5 ); -
6 eine zweite Ausführungsform eines Systems zur elektrischen Sicherheitsprüfung mit einer Vorrichtung zum Komprimieren zumindest eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei sich das zweite Schalungselement in seiner geschlossenen Stellung befindet; -
7 das System aus6 in einer perspektivischen Ansicht zeigt, wobei sich das zweite Schalungselement in seiner geschlossenen Stellung befindet; -
8 bis 10 die Vorrichtung des Systems aus6 jeweils in einer teilweisen Querschnittsansicht zeigen, wobei sich das zweite Schalungselement ausgehend von seiner offenen Stellung (8 ) sukzessive in seine geschlossene Stellung bewegt (10 ); -
11 eine dritte Ausführungsform eines Systems zur elektrischen Sicherheitsprüfung mit einer Vorrichtung zum Komprimieren zumindest eines Abschnitts einer Energiespeicherzelle in einer Querschnittsansicht zeigt, wobei sich das zweite Schalungselement in seiner geschlossenen Stellung befindet; -
12 das System aus11 in einer perspektivischen Ansicht zeigt, wobei sich das zweite Schalungselement in seiner geschlossenen Stellung befindet; und -
13 bis15 die Vorrichtung des Systems aus11 jeweils in einer teilweisen Querschnittsansicht zeigen, wobei sich das zweite Schalungselement ausgehend von seiner offenen Stellung (13 ) sukzessive in seine geschlossene Stellung bewegt (15 ).
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1 shows a first embodiment of a system for electrical safety testing with a device for compressing at least a portion of an energy storage cell in a cross-sectional view, with the second formwork element being in its closed position; -
2 the system off1 shows in a perspective view, wherein the second formwork element is in its closed position; -
3 until5 the device of thesystem 1 each show a partial cross-sectional view, with the second formwork element moving from its open position (3 ) is successively moved to its closed position (5 ); -
6 shows a second embodiment of a system for electrical safety testing with a device for compressing at least a portion of an energy storage cell in a cross-sectional view, with the second formwork element being in its closed position; -
7 the system off6 shows in a perspective view, wherein the second formwork element is in its closed position; -
8th until10 the device of the system6 each show a partial cross-sectional view, with the second formwork element moving from its open position (8th ) is successively moved to its closed position (10 ); -
11 shows a third embodiment of a system for electrical safety testing with a device for compressing at least a portion of an energy storage cell in a cross-sectional view, with the second formwork element being in its closed position; -
12 the system off11 shows in a perspective view, wherein the second formwork element is in its closed position; and -
13 until15 the device of thesystem 11 each show a partial cross-sectional view, with the second formwork element moving from its open position (13 ) is successively moved to its closed position (15 ).
Die
Die Vorrichtung 10 weist ein erstes Schalungselement 16 mit einem ersten Aufnahmeabschnitt 18 und ein zweites Schalungselement 20 mit einem zweiten Aufnahmeabschnitt 22 auf. Die Schalungselemente 16, 20 sind hier als gleichförmige Halbschalen ausgebildet. Wenn sich das zweite Schalungselement 20 in seiner offenen Stellung befindet, kann der Abschnitt 12 der Energiespeicherzelle in den ersten oder zweiten Aufnahmeabschnitt 18, 20 eingesetzt werden, sodass der Abschnitt 12 im Querschnitt aus
Anschließend wird die Vorrichtung 10 geschlossen, das zweite Schalungselement 20 also relativ zum ersten Schalungselement 16 in seine geschlossene Stellung bewegt (vgl.
Während der Schließbewegung nähert sich das zweite Schalungselement 20 somit dem ersten Schalungselement 16, bis der Abschnitt 12 der Energiespeicherzelle in beiden Aufnahmeabschnitten 18, 22 formschlüssig aufgenommen ist (Zwischenzustand aus
Die Vorrichtung 11 zur elektrischen Sicherheitsprüfung steht über Verbindungsleitungen 70, 72 mit der Anodenstruktur 32 bzw. der Kathodenstruktur 42 in elektrischer Verbindung und ist so eingerichtet, insbesondere programmiert, dass sie die Hochspannungsprüfung mit höchstens 200 V, vorzugsweise mit höchstens 150 V, höchstvorzugsweise mit höchstens 100 V, durchführt. Das Risiko für einen potentiell während der Lebensdauer der Energiespeicherzelle auftretenden Kurzschluss aufgrund des Schwellens der Energiespeicherzelle in Verbindung mit dem Vorliegen eines eventuellen Fremdkörpers 74 im Separator 52 kann so auf relativ einfache und für den Abschnitt 12 der Energiespeicherzelle schonende Art und Weise bestimmt werden.The
Das System 1 aus
Das System 1 aus
Wenn der Abschnitt 12 der Energiespeicherzelle ferner die Elektrodenbaugruppe umfasst oder gar von gesamten Energiespeicherzelle gebildet ist, können gleichzeitig der Separator 52 und die Isolationsschicht 92 komprimiert werden. Insbesondere kann die Komprimierung des Separators 52 über ein vorstehend in Zusammenhang mit den
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| PCT/EP2022/063563 WO2022263094A1 (en) | 2021-06-15 | 2022-05-19 | Device for compressing at least a portion of an energy storage cell, and system and method for electrical safety testing |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000329814A (en) | 1999-05-20 | 2000-11-30 | Ricoh Co Ltd | Photosensitive body drum withstand voltage test device |
| US20010052778A1 (en) | 2000-06-07 | 2001-12-20 | Smith Paul Samuel | Device for detecting and locating insulation defects |
| DE102012214231A1 (en) | 2012-08-10 | 2014-02-13 | Robert Bosch Gmbh | Method for controlling insulation property of housing for battery cell, involves deriving insulation properties from time behavior of electric potentials, and applying control portion of outer or inner sides by utilizing one of potentials |
| DE102012214738A1 (en) | 2012-08-20 | 2014-02-20 | Robert Bosch Gmbh | Test device for testing electrical insulation of surface area of electrical components e.g. battery cell, has electrode which is electrically contacted to three-dimensional portions of tested area of isolated component surface |
| US20180337383A1 (en) | 2017-05-22 | 2018-11-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery and manufacturing method of the same |
| CN211293185U (en) | 2019-11-28 | 2020-08-18 | 厦门马特高科新能源有限公司 | Withstand voltage testing arrangement of battery |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101983849B1 (en) * | 2019-03-11 | 2019-09-03 | 주식회사 나노하이테크 | The testing and measuring system for battery cell |
-
2021
- 2021-06-15 DE DE102021115451.0A patent/DE102021115451A1/en active Pending
-
2022
- 2022-05-19 WO PCT/EP2022/063563 patent/WO2022263094A1/en active Application Filing
- 2022-05-19 CN CN202280042121.5A patent/CN117480666A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000329814A (en) | 1999-05-20 | 2000-11-30 | Ricoh Co Ltd | Photosensitive body drum withstand voltage test device |
| US20010052778A1 (en) | 2000-06-07 | 2001-12-20 | Smith Paul Samuel | Device for detecting and locating insulation defects |
| DE102012214231A1 (en) | 2012-08-10 | 2014-02-13 | Robert Bosch Gmbh | Method for controlling insulation property of housing for battery cell, involves deriving insulation properties from time behavior of electric potentials, and applying control portion of outer or inner sides by utilizing one of potentials |
| DE102012214738A1 (en) | 2012-08-20 | 2014-02-20 | Robert Bosch Gmbh | Test device for testing electrical insulation of surface area of electrical components e.g. battery cell, has electrode which is electrically contacted to three-dimensional portions of tested area of isolated component surface |
| US20180337383A1 (en) | 2017-05-22 | 2018-11-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery and manufacturing method of the same |
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